Міністерство освіти і науки України НУ «Львівська політехніка» Кафедра фізики Лаболаторна робота №8 По темі: «ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРОРУШІЙНОЇ СИЛИ ДЖЕРЕЛА СТРУМУ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦІЇ»  Львів 2007 Мета роботи: вивчення компенсаційного методу та визначення електрорушійної сили джерела струму. Прилади: Джерела струму з відомою електрорушійною силою ε , ε0 ; джерела струму з невідомою електрорушійною силою εх1 та εх2; гальваномегр; змінний опір реохорда; магазин опорів R0, провідники, вимикачі. Теоретичні відомості Згідно з (3.12) електрорушійну силу джерела струму визначають як роботу, виконану сторонніми силами під час переміщення одиничного додатного заряду. Електрорушійна сила джерела струму також дорівнює різниці потенціалів на розімкнутих затискачах джерела струму (коли струм у колі дорівнює нулю). Якщо для вимірювання ЕРС до джерела під'єднати вольтметр, то в отриманому замкнутому колі потече струм і виміряна вольтметром напруга на затискачах джерела U = ε - Ir , відрізняється від ЕРС ε джерела на спад напруги Ir на внутрішньому опорі r. ЕРС можна визначити точніше, порівнявши її з відомою, еталонною, ЕРС так званого "нормального" елемента. Для такого порівняння використовують компенсаційну схему (див. рис. 3.10). Батарея з ЕРС ε замикається на зовнішній опір R = Rо + R1+R2. Нормальний елемент з ε і джерело струму, ЕРС εх якого необхідно визначити, по черзі вмикають в коло так, що в точці А з'єднуються однойменні полюси ε та εо (або εх ). Використовуючи правила Кірхгофа ( 3.16) і ( 3.18 ), проаналізуємо умови, за яких сила струму на ділянці, що містить ε (або εх ) і гальванометр Г, дорівнює нулеві. За першим правилом Кірхгофа у точці А І = І1+І2. (3.34)
Рис. 3.10 Для контурів АВ ε А і АВ ε0 А за другим правилом Кірхгофа ІіН1+І(Н0+В2+г) = ε; I2(r0+rг)-I1 R1= -ε0 , (3.35) де r, r0 - внутрішні опори, відповідно батареї ε і нормального елемента; rг - опір гальванометра. Повертаючи ручку реохорда, тобто змінюючи одночасно опори R1 , і R2 (пропорційні до довжин плечей реохорда), можемо досягти того, що струм І2 = 0. Тоді з (3.34) випливає, що І1= І і система рівнянь (3.35) матиме вигляд: I(R0 +R2 +r) =ε I1 R1 =ε0 Звідси, врахувавши, що R = Rо + R1 + R2, одержимо:

Оскільки І1= І,
(3.36) Струм І2 =0, коли протилежні за знаком, але однакові за значеннями спади напруг, створені джерелами ε та ε0, на цій ділянці зрівноважують (компенсують) один одного. Якщо замість елемента з ε0 увімкнути в схему джерело з невідомою ЕРС εх , то умови І2 = 0 можна досягти за іншого значення опору – R1. Повний опір R залишається незмінним. Здійснивши заміну в правій частині виразу (3.35), отримаємо
3.37) Прирівнявши праві частини виразів (3.36) та (3.37), дістанемо:
(3.38) Отже, порівняння двох ЕРС зводиться до порівняння двох опорів
та
. Описаний метод компенсації в застосуванні до визначення ЕРС має певні переваги: 1, ста струму I2 через джерела, ЕРС яких порівнюються, в момент вимірювання дорівнює нулю, тому спад напруги на внутрішньому опорі джерела відсутній; під час вимірювань непотрібно градуювати шкалу гальванометра, оскільки він фіксує лише відсутність струму; ЕРС допоміжної батареї ε не використовують для обчислення остаточного результату за формулою (3.38). Проте необхідно, щоб під час вимірювань вона залишалася сталою. Послідовність виконання роботи Скласти електричне коло згідно з рис. 3.9, вмикаючи в коло нормальний елемент з εо = 1.018 В і допоміжне джерело з ε = 24 В. Поворотом ручки реохорда досягти такого значення R1 , за якого струм, що протікає через гальванометр, відсутній (R1 пропорційний до довжини плеча реохорда, тобто кількості поділок реохорда від "0" шкали до поділки, на яку вказує стрілка вказівника ). Записати R1. Замінити нормальний елемент джерелом з невідомою ЕРС εх . Поворотом ручки реохорда знову досягти умови I2 = 0 . Записати
. Визначити невідому ЕРС εх , використовуючи співвідношення (...